我们何时以及为何签署扩展并使用 mul/div 的 cdq？

Question

我今天考试了，我唯一不明白的问题是将双字转换为四字。

这让我开始思考，why/when 我们对乘法或除法进行扩展签名吗？另外，我们什么时候用cdq这样的指令？

Answer 1

对带符号的 32 位/32 位使用 cdq / idiv=> 32 位 division,
xor edx,edx / div 表示无符号。

以 EAX 中的 dividend 开始，并且 divisor 指定为 DIV 或 IDIV 的操作数。

   mov  eax, 1234
   mov  ecx, 17
   cdq                   ; EDX = signbit(EAX)
   idiv  ecx             ; EAX = 1234/17     EDX = 1234%17

如果在 idiv、.

之前将 EDX/RDX 置零而不是符号扩展到 EDX:EAX

使用 64 / 32 位的 "full power" => 32 位 division 是可能的，但不安全，除非你知道 divisor 足够大，所以商不会溢出。（即，您通常不能仅使用 mul / div 和 EDX:EAX 中的 64 位临时文件来实现 (a*b) / c。）

除法在商溢出时引发异常 (#DE)。在 Unix/Linux、the kernel delivers SIGFPE for arithmetic exceptions including divide errors. With normal sign or zero-extended divide, overflow is only possible 上（即最负数的 2 的补码特例。）

正如你从 insn ref 手册中看到的那样（link 在 x86 标签 wiki 中）：

单操作数 mul / imul: edx:eax = eax * src
双操作数 imul：dst *= src。例如imul ecx, esi 不读取或写入 eax 或 edx。

div / idiv: divides edx:eax 来源。 eax 中的商，edx 中的余数。输入中没有忽略 edx 的 div / idiv 形式。
cdq 将 eax 符号扩展为 edx:eax，即将 eax 的符号位广播到 edx 的每一位.不要与 cdqe 混淆，64 位指令是 movsxd rax, eax.
的更紧凑形式
最初 (8086) 只有 cbw (ax = sign_extend(al)) 和 cwd (dx:ax = sign_extend(ax))。 x86 对 32 位和 64 位的扩展使助记符有些模糊（但请记住，除了 cbw 之外，eax 内的版本总是以 e 结尾，表示扩展）。没有dl=sign_bit(al)指令因为8bit mul和div比较特殊，用ax代替dl:al.

由于 [i]mul 的输入是单个寄存器，因此在乘法之前您不需要对 edx 做任何事情。

如果您的输入是有符号的，您可以对其进行符号扩展以填充您用作乘法输入的寄存器，例如使用 movsx 或 cwde (eax = sign_extend(ax))。如果您的输入是无符号的，则您将扩展为零。（除非您只需要乘法结果的低 16 位，例如。）

对于 divide，您始终需要将 eax 归零或符号扩展到 edx。零扩展与无条件地将 edx 置零相同，因此没有特殊说明。就 xor edx,edx.

cdq 存在是因为它比 mov edx, eax / sar edx, 31 将 eax 的符号位广播到 edx 中的每一位要短得多。此外，立即计数 > 1 的班次直到 186 才存在，并且每次计数仍为 1 个周期，因此在 8086 上你必须做一些更糟糕的事情（比如分支，或者将符号位旋转到底部并隔离 + neg它）。所以8086中的cwd在需要的时候节省了很多time/space

在 64 位模式下，符号和零将 32 位值扩展到 64 位是很常见的。 ABI 允许在 64 位寄存器的高 32 位中存放 32 位值的垃圾，因此如果您的函数只应该查看 edi 的低 32 位，则不能只使用 [array + rdi] 进行索引数组。

所以你看到很多movsx rdi, edi（符号扩展），或mov eax, edi（零扩展，是的，使用不同的目标寄存器更有效，因为英特尔移动消除不'与 mov same,same)

一起工作

我们何时以及为何签署扩展并使用 mul/div 的 cdq？

When and why do we sign extend and use cdq with mul/div?

x86

assembly

division

integer-division

sign-extension